Warmwasseraufbereitung: Strom vs. Wärmepumpe

Häufig werden in Kombination mit PV-Anlagen auch Lösungen für die Warmwasseraufbereitung angeboten. Die Erwärmung des Warmwasser erfolgt dabei meist über einen Heizstab, also rein elektrisch. Wesentlich effizienter wäre der Einsatz einer Wärmepumpe. Um den Unterschied zu verdeutlichen, habe ich kleine Online-Rechner zusammengestellt:

Einfacher Rechner

Temperatur / Wassermenge

Erhöhen der Temperatur um:

°C

zu erwärmende Wassermenge:

Liter

Annahme Leistungszahl Wärmepumpe:

COP

berechnen

Ergebnis

Elektroheizung, benötigte Energiemenge:

kWh

Wärmepumpe, benötigte Energiemenge:

kWh

Erweiterter Praxis Rechner:

In der Praxis wird die Wassertemperatur des Boilers überwiegend von einem unteren Schwellwert (Start-Temperatur) auf die Ziel-Temperatur erwärmt. Wird das entnommene Wasser mit Kaltwasser aufgefüllt, kann die Wassermenge ermittelt werden, die zur Verfügung steht, bis der Boiler wieder von der Start- auf die Ziel-Temperatur erwärmt werden muss (Ergebnis: "Wassermenge").

Temperatur / Wassermenge

Boilergrösse Wassermenge:

Liter

Ø Start-Temperatur Boiler:

°C

Ø Ziel-Temperatur Boiler:

°C

Kaltwasser Temperatur:

°C

Annahme Leistungszahl Wärmepumpe:

COP

berechnen

Ergebnis

Elektroheizung, benötigte Energiemenge:

kWh

Wärmepumpe, benötigte Energiemenge:

kWh

Wassermenge
die entnommen werden kann, bis die durchschnittliche Wassertemperatur von - °C auf - °C sinkt.

Liter

(Die entnommene Wassermenge des - Liter-Boilers wird mit - °C kaltem Wasser aufgefüllt.)

ⓘ

Der Rechner basiert auf der vereinfachten Annahme, dass die Wassertemperatur im gesamten Boiler gleich ist
und berücksichtigt keine Wärmeverluste. In der Realität steht mehr warmes Wasser zur Verfügung, da das warme Wasser aufsteigt und vom oberen Bereich des Boilers entnommen wird.

COP

Der COP, oder Coefficient of Performance ist eine Kenngröße für die Effizienz der Wärmepumpe. Ein COP von 3 bedeutet, dass rein elektrisch die dreifache Energiemenge für das Erwärmen benötigt wird, als eine Wärmepumpe benötigen würde.

Zu bedenken

Abhängig von der Temperaturdifferenz steht speziell bei einer niedrigen Ziel-Temperatur weniger warmes Wasser als das Speichervolumen zur Verfügung: Auf 50°C aufgeheizt, kann ein 500Liter Boiler keine 500 Liter warmes Wasser bereitstellen, siehe Ergebnis: Wassermenge.
Zwar ist der Wirkungsgrad von Solarthermen höher, als jene einer PV-Anlage, dennoch sieht die Rechnung in Kombination mit einer Wärmepumpe nochmal ganz anders aus.

Siehe auch: Heizung steuern: PV Überschuss > ESP32 & Home Assistant